JP2018015716A - Denitrification system and denitrification method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a denitrification technology capable of denitrifying gas containing nitrogen oxide without using ammonia as a reducer.SOLUTION: A denitrification system 10 includes a NO oxidation system 15 having inside a catalyst cartridge 16 having an oxidation catalyst for accelerating oxidation of nitrogen monoxide, for oxidizing nitrogen monoxide contained in gas into nitrogen dioxide, and a NOabsorption part 18 for allowing inflow of gas oxidized in the NO oxidation system 15, and allowing absorbent to absorb nitrogen dioxide contained in exhaust gas.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、窒索酸化物を含有する排ガスから、窒索酸化物を除去する脱硝技術に関する。   Embodiments of the present invention relate to a denitration technique for removing nitrite oxide from exhaust gas containing nitrite oxide.

発電設備においてガスタービンから排出される排ガスには、窒素酸化物(NOx)が含まれている。環境保全の観点から、大気中へのNOxの排出濃度は規制されているため、排ガス中に含まれるNOxを除去する必要がある。   The exhaust gas discharged from the gas turbine in the power generation facility contains nitrogen oxides (NOx). From the viewpoint of environmental conservation, the NOx emission concentration to the atmosphere is regulated, so it is necessary to remove NOx contained in the exhaust gas.

コンバインドサイクル発電が行われる火力発電所では、排ガスに含まれるNOxを除去する方法として、排ガス中のNOxを、アンモニアを還元剤とした選択触媒還元反応により窒素及び水蒸気に無害化する脱硝方法が広く用いられている。   In thermal power plants where combined cycle power generation is performed, as a method for removing NOx contained in exhaust gas, there is a wide range of denitration methods that make NOx in exhaust gas harmless to nitrogen and water vapor by a selective catalytic reduction reaction using ammonia as a reducing agent. It is used.

近年、太陽光発電等の再生可能エネルギーによる電力が電力網に組み込まれており、再生可能エネルギーに応じた電力の需給変動に対応するため、通常の定格運転とは異なる定格外運転を行って出力調整を行っている。   In recent years, power generated by renewable energy such as photovoltaic power generation has been incorporated into the power grid, and in order to cope with fluctuations in power supply and demand according to renewable energy, output adjustment is performed by performing non-rated operation different from normal rated operation. It is carried out.

特開平6−31136号公報JP-A-6-31136

火力発電所において出力調整に伴う定格外運転が実施された場合、排ガスに含まれるNOxの濃度が変化するとともに、排ガス中のNO/NOx(NOxに対するNOの比率)の比率は変動する。そのため、NOxの濃度やNO/NOx比率に合わせたアンモニアの供給量の調整が難しくなる。   When a non-rated operation associated with output adjustment is performed at a thermal power plant, the concentration of NOx contained in the exhaust gas changes and the ratio of NO / NOx (the ratio of NO to NOx) in the exhaust gas varies. Therefore, it becomes difficult to adjust the supply amount of ammonia in accordance with the NOx concentration and the NO / NOx ratio.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、窒索酸化物を含有する気体を、還元剤としてアンモニアを用いること無く脱硝できる脱硝技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a denitration technique capable of denitrating a gas containing a noble oxide without using ammonia as a reducing agent.

本発明の実施形態に係る脱硝システムは、一酸化窒素を含有する気体が流れる流路に設けられ、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化反応を促進させる触媒カートリッジを内部に備えるNO酸化装置と、前記流路において前記NO酸化装置よりも下流に設けられ、二酸化窒素を吸収する吸収液を保持するNO吸収部と、を備える A denitration system according to an embodiment of the present invention includes a NO oxidation apparatus provided in a flow path through which a gas containing nitrogen monoxide flows, and a catalyst cartridge that promotes an oxidation reaction that oxidizes nitric oxide to nitrogen dioxide. And a NO 2 absorption section that is provided downstream of the NO oxidation device in the flow path and holds an absorption liquid that absorbs nitrogen dioxide.

本発明の実施形態に係る脱硝方法は、一酸化窒素の酸化を促進する酸化触媒を有する触媒カートリッジを備えたNO酸化装置に気体を通過させるステップと、二酸化窒素を吸収する吸収液に前記NO酸化装置を通過した後の前記気体を通過させるステップと、を含む。   A denitration method according to an embodiment of the present invention includes a step of passing a gas through a NO oxidation apparatus including a catalyst cartridge having an oxidation catalyst that promotes oxidation of nitric oxide, and the NO oxidation in an absorption liquid that absorbs nitrogen dioxide. Passing the gas after passing through the apparatus.

本発明の実施形態により、窒索酸化物を含有する気体を、還元剤としてアンモニアを用いること無く脱硝できる脱硝技術を提供できる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a denitration technique capable of denitrating a gas containing a nitrite oxide without using ammonia as a reducing agent.

本実施形態に係る脱硝システムが適用された火力発電所の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the thermal power plant to which the denitration system which concerns on this embodiment was applied. 排ガスを模擬したNOx含有ガスを、本実施形態における酸化触媒を用いて触媒反応させた場合に、反応前後における排ガス中のNOx(NO及びNO)の濃度を示すグラフ。The NOx-containing gas simulating an exhaust gas, in the case of using an oxidizing catalyst to the catalyst reaction in the present embodiment, a graph showing the concentration of NOx in the exhaust gas (NO and NO 2) before and after the reaction. (A)本実施形態におけるNO酸化装置の構成例を示す図、(B)A−Aの断面図。(A) The figure which shows the structural example of the NO oxidation apparatus in this embodiment, (B) Sectional drawing of AA. (A)NO酸化装置において、触媒カートリッジを5段で配置した場合の説明図、(B)触媒カートリッジを3段で配置した場合の説明図。(A) In NO oxidation apparatus, explanatory drawing when catalyst cartridges are arranged in five stages, (B) explanatory diagram when catalyst cartridges are arranged in three stages. 本実施形態に係る脱硝システムの変形例が適用された火力発電所の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the thermal power plant to which the modification of the denitration system which concerns on this embodiment was applied. 本実施形態に係る脱硝方法の一例を示すフロー図。The flowchart which shows an example of the denitration method which concerns on this embodiment.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る脱硝システム10の構成を示す図である。ここでは、コンバインドサイクル発電方式を用いた火力発電所に脱硝システム10を適用する場合を例に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a denitration system 10 according to the present embodiment. Here, a case where the denitration system 10 is applied to a thermal power plant using a combined cycle power generation method will be described as an example.

コンバインドサイクル発電方式は、LNGなどの燃料を燃やすことで燃焼ガスの体積が膨張する際に発生するエネルギーによってガスタービンを回転させて発電するガスタービン発電と、ガスタービンから出た高温の排ガスを再利用することで発生した蒸気によって蒸気タービンを回転させて発電する汽力発電とを組み合わせた高効率な発電方式である。   In the combined cycle power generation method, gas turbine power generation that generates power by rotating the gas turbine with the energy generated when the volume of the combustion gas expands by burning fuel such as LNG, and the high-temperature exhaust gas emitted from the gas turbine are regenerated. This is a high-efficiency power generation method combined with steam power generation that generates power by rotating a steam turbine with steam generated by use.

具体的には、ガスタービン11は、コンプレッサを用いて圧縮した空気を燃焼器に導き、燃料を連続的に燃焼させて高温・高圧のガスを発生させる。このガスをタービンで膨張させて回転エネルギーを得る。そして、得られた回転エネルギーは発電機12に伝達されて電力が生成される。   Specifically, the gas turbine 11 guides air compressed using a compressor to a combustor, and continuously burns fuel to generate high-temperature and high-pressure gas. This gas is expanded by a turbine to obtain rotational energy. The obtained rotational energy is transmitted to the generator 12 to generate electric power.

一方、ガスタービン11から排出される高温の排ガス(通常、300℃以上)は、第1煙道50を介して排熱回収ボイラ13に案内される。排熱回収ボイラ13には、循環水が流入する水管14が内部を横切るように設けられており、水管14内の循環水は、ボイラに流入した排ガスと熱交換を行い水蒸気に変わる。なお、排熱回収ボイラ13内の水管14は、屈曲されて波状に形成されることで、排ガスとの接触領域を増大させている。   On the other hand, high-temperature exhaust gas (usually 300 ° C. or higher) discharged from the gas turbine 11 is guided to the exhaust heat recovery boiler 13 via the first flue 50. The exhaust heat recovery boiler 13 is provided with a water pipe 14 into which the circulating water flows, so that the circulating water in the water pipe 14 exchanges heat with the exhaust gas flowing into the boiler and changes to steam. The water pipe 14 in the exhaust heat recovery boiler 13 is bent and formed into a wave shape, thereby increasing the contact area with the exhaust gas.

排熱回収ボイラ13で発生した水蒸気は、蒸気タービンに送られ、蒸気タービンを回転させる。そして、得られた回転エネルギーは蒸気タービン用の発電機に伝達されて電力が生成される。蒸気タービンを回転させた後の水蒸気は、復水器により水に戻され排熱回収ボイラ13に送られる。   The steam generated in the exhaust heat recovery boiler 13 is sent to the steam turbine to rotate the steam turbine. And the obtained rotational energy is transmitted to the generator for steam turbines, and electric power is generated. The steam after rotating the steam turbine is returned to water by the condenser and sent to the exhaust heat recovery boiler 13.

このような火力発電所に適用される本実施形態の脱硝システム10は、NOの酸化を促進する酸化触媒を有する触媒カートリッジ16を内部に備えて、ガスタービン11から排出された排ガスを流入して、排ガスに含まれるNOをNOに酸化するNO酸化装置15と、NO酸化装置15で酸化された後の排ガスを流入して、排ガスに含まれるNOを吸収液に吸収させるNO吸収部18と、を備える。 The denitration system 10 of this embodiment applied to such a thermal power plant is equipped with a catalyst cartridge 16 having an oxidation catalyst that promotes oxidation of NO inside, and flows exhaust gas discharged from the gas turbine 11 into it. , and NO oxidation apparatus 15 for oxidizing NO contained in the exhaust gas to NO 2, and flows the exhaust gas after being oxidized in the NO oxidation apparatus 15, NO 2 absorption unit for absorbing the NO 2 contained in the exhaust gas in the absorbing solution 18.

なお、図1では、脱硝システム10をコンバインドサイクル発電方式の火力発電所に適用する場合を記載しているが、本実施形態は一般的なガスタービン発電方式にも適用できる。この場合、排熱回収ボイラ13は省略されて、ガスタービン11から排出される排ガスはNO酸化装置15に直接入力される。   Although FIG. 1 shows the case where the denitration system 10 is applied to a combined cycle power generation type thermal power plant, this embodiment can also be applied to a general gas turbine power generation method. In this case, the exhaust heat recovery boiler 13 is omitted, and the exhaust gas discharged from the gas turbine 11 is directly input to the NO oxidation device 15.

NO酸化装置15は、NOの酸化を促進する酸化触媒を構成材料とした、あるいは、酸化触媒が塗布された板状の触媒カートリッジ16を装置内部に備えている。
触媒カートリッジ16は、内部を排ガスが流通できるようにハニカム状などで形成されており、例えば、排ガスの流動方向(図1中、矢印の方向)と直交する方向にNO酸化装置15の内部を仕切るように配置される。
The NO oxidation device 15 includes a plate-like catalyst cartridge 16 that uses an oxidation catalyst that promotes oxidation of NO as a constituent material or that is coated with an oxidation catalyst.
The catalyst cartridge 16 is formed in a honeycomb shape or the like so that the exhaust gas can flow therethrough. For example, the inside of the NO oxidation device 15 is partitioned in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas (the direction of the arrow in FIG. 1). Are arranged as follows.

酸化触媒は、アルミニウム酸化物を担体として、銀及びルテニウムを含む金属、または、金属酸化物を担持させた触媒を使用する。この酸化触媒は、熱的に安定性があり、250℃以上の高温環境下において、NOの酸化反応を促進する性質を有している。また、触媒の酸化機能を促進するために、アルミニウム酸化物に対する銀及びルテニウムの含有率は0.5〜5%程度に調整されることが望ましい。   As the oxidation catalyst, a metal containing silver and ruthenium or a catalyst supporting a metal oxide is used with an aluminum oxide as a carrier. This oxidation catalyst is thermally stable and has the property of promoting the oxidation reaction of NO under a high temperature environment of 250 ° C. or higher. In order to promote the oxidation function of the catalyst, it is desirable that the content of silver and ruthenium with respect to the aluminum oxide is adjusted to about 0.5 to 5%.

なお、酸化触媒として、セリウム酸化物、チタン酸化物、及びマグネシウム酸化物のうちの少なくとも1つの担体に対して、プラチナ、パラジウム、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、ロジウム、および鉄のうちの少なくとも1つの金属、または、金属酸化物を担持させた触媒を用いても良い。   As an oxidation catalyst, at least one of platinum, palladium, copper, nickel, palladium, cobalt, rhodium, and iron with respect to at least one carrier of cerium oxide, titanium oxide, and magnesium oxide. A catalyst supporting two metals or metal oxides may be used.

排熱回収ボイラ13から排出され、第2煙道51を介してNO酸化装置15に流入した排ガスは、触媒カートリッジ16の酸化触媒の働きにより、下記式(1)に示す酸化反応が進行する。これにより、排ガスに含まれるNOはNOに酸化される。 The exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 13 and flowing into the NO oxidation device 15 through the second flue 51 undergoes an oxidation reaction represented by the following formula (1) by the action of the oxidation catalyst of the catalyst cartridge 16. Thus, NO contained in the exhaust gas is oxidized into NO 2.

2NO+O→2NO ・・・(1) 2NO + O 2 → 2NO 2 (1)

なお、触媒カートリッジ16の酸化触媒は接触する排ガスの温度が約250℃以上である場合に酸化機能が発揮されるため、高温の排ガスをNO酸化装置15に流入させることが望ましい。一方、排熱回収ボイラ13内で熱回収を行う水管14よりも手前にNO酸化装置15を設置すると、触媒カートリッジ16による熱損失のために排熱回収効率が低下する。このため、NO酸化装置15の配置については、第2煙道51を短くして、排熱回収ボイラ13の直後に設けることが望ましい。また、排熱回収ボイラ13とNO酸化装置15と一体として構成しても良く、この場合は水管14の直後にNO酸化装置15を配置する。   Note that the oxidation catalyst of the catalyst cartridge 16 exhibits an oxidation function when the temperature of the exhaust gas in contact with the catalyst cartridge 16 is about 250 ° C. or higher. Therefore, it is desirable that high-temperature exhaust gas flow into the NO oxidation device 15. On the other hand, if the NO oxidation device 15 is installed in front of the water pipe 14 that performs heat recovery in the exhaust heat recovery boiler 13, the exhaust heat recovery efficiency decreases due to heat loss due to the catalyst cartridge 16. For this reason, about arrangement | positioning of the NO oxidation apparatus 15, it is desirable to shorten the 2nd flue 51 and to provide immediately after the exhaust heat recovery boiler 13. FIG. Further, the exhaust heat recovery boiler 13 and the NO oxidizer 15 may be integrated, and in this case, the NO oxidizer 15 is arranged immediately after the water pipe 14.

また、NO酸化装置15内を250℃以上の高温に維持するため、NO酸化装置15の内部を加熱するヒータを設けても良い。   Further, in order to maintain the inside of the NO oxidation device 15 at a high temperature of 250 ° C. or higher, a heater for heating the inside of the NO oxidation device 15 may be provided.

ここで、本実施形態に係る酸化触媒の酸化性能を、具体的な評価例を用いて説明する。図2は、排ガスを模擬したNOx含有ガスを、本実施形態における酸化触媒を用いて触媒反応させた場合に、反応前後における排ガス中のNOx(NO及びNO)の濃度を示すグラフである。 Here, the oxidation performance of the oxidation catalyst according to the present embodiment will be described using a specific evaluation example. FIG. 2 is a graph showing the concentration of NOx (NO and NO 2 ) in the exhaust gas before and after the reaction when a NOx-containing gas simulating the exhaust gas is subjected to a catalytic reaction using the oxidation catalyst in the present embodiment.

この評価例では、酸化触媒として銀及びルテニウムを含むアルミニウム酸化物を用いて、NO酸化装置15内部の温度を模擬するため、300℃前後の高温環境下で触媒反応を行っている。   In this evaluation example, an aluminum oxide containing silver and ruthenium is used as an oxidation catalyst, and the catalytic reaction is performed in a high temperature environment of about 300 ° C. in order to simulate the temperature inside the NO oxidation device 15.

反応ガスとしては、NOの比率が高い排ガスの組成を模擬して、200ppmNOx(NO/NOxの比率=0)+模擬燃焼後空気(16%O+84%N)を設定した。なお、200ppmのNOxとは、一般的な火力発電所で想定されるNOx濃度の上限を意味する。 As a reaction gas, the composition of exhaust gas having a high NO ratio was simulated, and 200 ppm NOx (NO 2 / NOx ratio = 0) + simulated combustion air (16% O 2 + 84% N 2 ) was set. In addition, 200 ppm NOx means the upper limit of the NOx concentration assumed in a general thermal power plant.

触媒の酸化性能を評価するための評価装置は、ガスボンベを使って反応ガスを生成する反応ガス調製部と、反応ガスを所定の温度に加熱する反応ガス加熱部と、酸化触媒のサンプルを投入する触媒層と、触媒層を通過した後の排ガスを採取してNOx濃度を分析するガス分析部と、で構成される。   An evaluation apparatus for evaluating the oxidation performance of a catalyst inputs a reaction gas preparation unit that generates a reaction gas using a gas cylinder, a reaction gas heating unit that heats the reaction gas to a predetermined temperature, and a sample of an oxidation catalyst It comprises a catalyst layer and a gas analyzer that collects exhaust gas after passing through the catalyst layer and analyzes the NOx concentration.

まず、反応ガス調製部において、ガスボンベから供給されるNO/N、O、及びNガスを、スタティックミキサーを用いて混合して反応ガスを生成する。生成された反応ガスは、反応ガス加熱部で反応温度(300℃前後)まで加熱される。そして、加熱後の排ガスは、触媒層に送られる。 First, in the reaction gas preparation unit, NO / N 2 , O 2 , and N 2 gas supplied from a gas cylinder are mixed using a static mixer to generate a reaction gas. The produced reaction gas is heated to the reaction temperature (around 300 ° C.) in the reaction gas heating section. And the exhaust gas after a heating is sent to a catalyst layer.

なお、触媒層に到達する反応ガスは、浮き子式流量計を用いて流量を計測して、マスフローコントローラーにより流量が3.5L/minとなるように制御した。触媒量は10gとして、空間速度は約19000(1/h)とした。また、反応ガス加熱部の下流側と触媒層には温度計を設置して、反応温度となることを確認した。   The reaction gas reaching the catalyst layer was controlled so that the flow rate was 3.5 L / min with a mass flow controller by measuring the flow rate using a float type flow meter. The amount of catalyst was 10 g, and the space velocity was about 19000 (1 / h). Further, thermometers were installed on the downstream side of the reaction gas heating section and the catalyst layer, and it was confirmed that the reaction temperature was reached.

そして、触媒層を通過した排ガスは、ガス分析部においてNOx濃度が計測されて排出される。ガス分析部における濃度分析は、NO、NO分離測定用のGASTEC社製のガス検知管を用いた。 The exhaust gas that has passed through the catalyst layer is discharged after the NOx concentration is measured in the gas analysis unit. For the concentration analysis in the gas analyzer, a gas detector tube manufactured by GASTEC for NO and NO 2 separation measurement was used.

図2に示されるように、触媒を投入する前に200ppm(NO:200ppm+NO:0ppm)であったNOx濃度は、触媒を投入した後、95ppm(NO:5ppm+NO:90ppm)となった。この結果から、NOx中のNO比率が100%であっても、NO酸化機能が有効に働き、上記式(1)に示すNO酸化反応が進行することがわかった。 As shown in FIG. 2, the NOx concentration, which was 200 ppm (NO: 200 ppm + NO 2 : 0 ppm) before the catalyst was charged, became 95 ppm (NO: 5 ppm + NO 2 : 90 ppm) after the catalyst was charged. From this result, it was found that even when the NO ratio in NOx is 100%, the NO oxidation function works effectively and the NO oxidation reaction shown in the above formula (1) proceeds.

続いて、図3(A)を用いてNO酸化装置15の構成を説明する。図3(B)は、図3(A)のA−A断面を示す断面図である。ここでは、5つの触媒カートリッジ16(16〜16)をNO酸化装置15の内部に配置する場合を例示して説明する。 Subsequently, the configuration of the NO oxidation device 15 will be described with reference to FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Here, a case where five catalyst cartridges 16 (16 1 to 16 5 ) are arranged inside the NO oxidation device 15 will be described as an example.

NO酸化装置15は、第2煙道51を介して流入した排ガスが煙突17方向に流動するガス流動空間54と、装置側面に設けられて、触媒カートリッジ16のそれぞれを収納する収納部55と、を備えている。なお、触媒カートリッジ16が収納部55に収納された際に、収納部55から装置外部に取り出して、新しいカートリッジに交換可能な構成にしても良い。   The NO oxidation device 15 includes a gas flow space 54 in which exhaust gas flowing in through the second flue 51 flows in the direction of the chimney 17, a storage portion 55 that is provided on the side of the device and stores each of the catalyst cartridges 16, It has. When the catalyst cartridge 16 is stored in the storage unit 55, the catalyst cartridge 16 may be taken out of the apparatus from the storage unit 55 and replaced with a new cartridge.

触媒カートリッジ16〜16は、排ガスが順次流通するように排ガスの流動方向に沿って平行に配設される。 The catalyst cartridges 16 1 to 16 5 are arranged in parallel along the flow direction of the exhaust gas so that the exhaust gas sequentially flows.

触媒カートリッジ16のそれぞれは、ガス流動空間54の中央位置で分離可能な2つのカートリッジで構成されている。2つのカートリッジのそれぞれは、ガス流動空間54と収納部55の収納空間56との間を上下動する。   Each of the catalyst cartridges 16 is composed of two cartridges that can be separated at the central position of the gas flow space 54. Each of the two cartridges moves up and down between the gas flow space 54 and the storage space 56 of the storage portion 55.

触媒カートリッジ16をガス流動空間54に配置する場合、2つのカートリッジはガス流動空間54内に挿入され、1段の触媒カートリッジ16を形成する。一方、ガス流動空間54に配置しない場合、2つのカートリッジは装置側面に引き出されて、収納部55に収納される。なお、触媒カートリッジ16のガス流動空間54への出し入れは、油圧シリンダ、空圧シリンダ、やボールネジなどを用いた駆動機構により実現する。   When the catalyst cartridge 16 is disposed in the gas flow space 54, the two cartridges are inserted into the gas flow space 54 to form a one-stage catalyst cartridge 16. On the other hand, when not arranged in the gas flow space 54, the two cartridges are pulled out to the side of the apparatus and stored in the storage unit 55. Note that the catalyst cartridge 16 is inserted into and removed from the gas flow space 54 by a drive mechanism using a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, a ball screw, or the like.

このように、排ガスが流動するガス流動空間54に触媒カートリッジ16を出し入れ可能とすることで、NOを酸化するために配置する触媒の量を調整することができる。なお、本実施形態では2つのカートリッジを用いて1段の触媒カートリッジ16を構成しているが、単一のカートリッジにより1段の触媒カートリッジ16を構成しても良い。   As described above, by enabling the catalyst cartridge 16 to be taken in and out of the gas flow space 54 in which the exhaust gas flows, the amount of the catalyst arranged for oxidizing NO can be adjusted. In the present embodiment, the single-stage catalyst cartridge 16 is configured by using two cartridges, but the single-stage catalyst cartridge 16 may be configured by a single cartridge.

図1に戻って、配置される触媒の量を調整する方法について説明する。
第1計測部22は、ガスタービン11から排出された排ガスが流動する第1煙道50内に設けられた計測センサ(図示省略)を用いて、排ガスに含まれるNOの濃度を計測する。なお、第1計測部22は、NO、NO、及びNOxそれぞれの濃度を計測しても良い。第1計測部22は、取得した計測データを触媒量調整部23に送信する。
Returning to FIG. 1, a method for adjusting the amount of the catalyst to be arranged will be described.
The 1st measurement part 22 measures the density | concentration of NO contained in waste gas using the measurement sensor (illustration omitted) provided in the 1st flue 50 where the waste gas discharged | emitted from the gas turbine 11 flows. The first measurement unit 22 may measure the concentrations of NO, NO 2 , and NOx. The first measurement unit 22 transmits the acquired measurement data to the catalyst amount adjustment unit 23.

触媒量調整部23は、第1計測部22で計測された、排ガスに含まれるNOの濃度に応じてNO酸化装置15の内部(ガス流動空間54)に配置する触媒カートリッジ16の数を調整する。   The catalyst amount adjusting unit 23 adjusts the number of catalyst cartridges 16 arranged inside the NO oxidation device 15 (gas flow space 54) according to the concentration of NO contained in the exhaust gas measured by the first measuring unit 22. .

具体的には、1つの触媒カートリッジ16で酸化可能なNOの濃度を求めておき、計測されたNOの濃度に基づいて排ガスに含まれるNOをNOに酸化させるために必要な触媒カートリッジ16の数を判定する。そして、判定した数になるようにNO酸化装置15内に配置する触媒カートリッジ16を変更する。なお、配置する触媒カートリッジ16の調整は、排ガス中のNOx濃度に対するNO濃度の比率(NO/NOx)に応じて行っても良い。 Specifically, the concentration of NO that can be oxidized by one catalyst cartridge 16 is obtained, and the catalyst cartridge 16 necessary for oxidizing NO contained in the exhaust gas into NO 2 based on the measured concentration of NO. Determine the number. And the catalyst cartridge 16 arrange | positioned in the NO oxidation apparatus 15 is changed so that it may become the determined number. The catalyst cartridge 16 to be arranged may be adjusted according to the ratio of NO concentration to NOx concentration in exhaust gas (NO / NOx).

図4は、NO濃度に応じて調整される触媒カートリッジ16の配置例を説明する図である。図4(A)は、触媒量調整部23で排ガス中のNOをNOに酸化するためには5つの触媒カートリッジ16が必要と判定されて、NO酸化装置15に触媒カートリッジ16を5段で配置した場合を示している。一方、図4(B)は、図4(A)の場合よりもNO濃度が低いため、触媒量調整部23において3つの触媒カートリッジ16で酸化可能と判定されて、NO酸化装置15に触媒カートリッジ16を3段で配置した場合を示している。 FIG. 4 is a diagram for explaining an arrangement example of the catalyst cartridge 16 that is adjusted according to the NO concentration. FIG. 4A shows that five catalyst cartridges 16 are required to oxidize NO in the exhaust gas to NO 2 by the catalyst amount adjustment unit 23, and the catalyst cartridges 16 are placed in five stages in the NO oxidation device 15. The case where it arranges is shown. On the other hand, in FIG. 4B, since the NO concentration is lower than in the case of FIG. 4A, the catalyst amount adjusting unit 23 determines that the three catalyst cartridges 16 can oxidize, and the NO oxidation device 15 receives the catalyst cartridge. 16 shows a case where 16 are arranged in three stages.

なお、排ガスの入力側に位置する触媒カートリッジ16は、消耗が大きくなる。このため、一定の使用期間経過後、排ガスの入力側に位置する触媒カートリッジ16を優先的に収容する構成としても良い。   Note that the catalyst cartridge 16 positioned on the exhaust gas input side is highly consumed. For this reason, it is good also as a structure which preferentially accommodates the catalyst cartridge 16 located in the input side of exhaust gas after progress of a fixed use period.

このように、配置される触媒カートリッジ16を調整することで、火力発電所において運転出力の調整が実施され、ガスタービン11から排出される排ガス中のNO濃度が変動する場合であっても、最適な酸化触媒をNO酸化装置15に常時配置できる。これにより、NO酸化効率を維持しつつ、触媒カートリッジ16の配置に伴う圧力損失を最小化することができる。   In this way, by adjusting the catalyst cartridge 16 arranged, the operation output is adjusted at the thermal power plant, and even when the NO concentration in the exhaust gas discharged from the gas turbine 11 fluctuates, it is optimal. A simple oxidation catalyst can always be placed in the NO oxidizer 15. Thereby, the pressure loss accompanying the arrangement of the catalyst cartridge 16 can be minimized while maintaining the NO oxidation efficiency.

図1に戻って説明を続ける。
NO酸化装置15においてNOがNOに酸化された後の排ガスは、煙突17に連結された第3煙道52を介して煙突17の内部に案内される。煙突17の最上部には、排ガスを大気に排出するための排気口が設けられている。
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
The exhaust gas after NO is oxidized to NO 2 in the NO oxidation device 15 is guided to the inside of the chimney 17 via the third flue 52 connected to the chimney 17. At the uppermost part of the chimney 17, an exhaust port for discharging exhaust gas to the atmosphere is provided.

煙突17の内部には、煙突17に流入した排ガスが煙突上部の排気口に流動する方向に沿って、NO吸収部18、エリミネータ19が順に設けられている。煙突17内の最下部には、吸収液を保持する吸収液保持槽20が設けられている。 Inside the chimney 17, a NO 2 absorber 18 and an eliminator 19 are provided in order along the direction in which the exhaust gas flowing into the chimney 17 flows to the exhaust port at the top of the chimney. An absorption liquid holding tank 20 that holds the absorption liquid is provided at the lowermost portion in the chimney 17.

NO吸収部18は、NO酸化装置15から排出された排ガスを流入して、この排ガスに含まれるNOを吸収液に吸収させる。NO吸収部18は、排ガスが流通可能なハニカム状などの本体に吸収液が噴霧されて構成されている。 The NO 2 absorption unit 18 flows in the exhaust gas discharged from the NO oxidizer 15 and causes the absorption liquid to absorb NO 2 contained in the exhaust gas. The NO 2 absorption unit 18 is configured by spraying an absorption liquid on a honeycomb-like main body through which exhaust gas can flow.

吸収液は、供給ポンプ21を用いて吸収液保持槽20から吸引され、NO吸収部18に供給される。吸収液保持槽20をNO吸収部18の直下に配置することで、NO吸収部18から落下する吸収液が吸収液保持槽20に回収され再利用できる。 The absorbent is sucked from the absorbent holding tank 20 using the supply pump 21 and supplied to the NO 2 absorber 18. The absorbing liquid holding tank 20 by placing directly under the NO 2 absorbent portion 18, the absorbing liquid falling from NO 2 absorption unit 18 is collected in absorption liquid holding tank 20 can be reused.

吸収液は、NOを吸収する液体であれば適用可能であり、水を用いても良いし、メチルジエタノールアミン(MDEA)や、トリエタノールアミン(TEA)等の3級アミン水溶液を用いても良い。 The absorbing liquid is applicable as long as it absorbs NO 2 , and water may be used, or a tertiary amine aqueous solution such as methyldiethanolamine (MDEA) or triethanolamine (TEA) may be used. .

吸収液調整部25は、第1計測部22で計測されたNOxの濃度に応じてNO吸収部18に供給する吸収液の供給量を調整する。具体的には、ガスタービン11から排出される排ガス中のNOx濃度から、NO酸化装置15から排出された後(排ガス中のNOがNOに酸化された後)の排ガスに含まれるNOの濃度を求める。そして、この濃度のNOを吸収するために必要な吸収液を、供給ポンプ21を介してNO吸収部18に供給する。 The absorption liquid adjustment unit 25 adjusts the supply amount of the absorption liquid supplied to the NO 2 absorption unit 18 according to the NOx concentration measured by the first measurement unit 22. Specifically, from the NOx concentration in the exhaust gas discharged from the gas turbine 11, the NO 2 contained in the exhaust gas after being exhausted from the NO oxidizer 15 (after NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 ). Determine the concentration. Then, an absorption liquid necessary for absorbing this concentration of NO 2 is supplied to the NO 2 absorption unit 18 via the supply pump 21.

また、吸収液調整部25は、NO吸収部18から排出された排ガスに含まれるNOの濃度を第2計測部24により計測し、計測したNOの濃度に応じてNO吸収部18に供給する吸収液の供給量を調整しても良い。第2計測部24は、NO吸収部18から排出された排ガスが流動する煙突17内の流路に設けられた計測センサ(図示省略)を用いて、排ガスに含まれるNOの濃度を計測する計測器である。 Further, the absorption liquid controller 25, the concentration of NO 2 contained in exhaust gas discharged from the NO 2 absorbent portion 18 is measured by the second measuring unit 24, depending on the concentration of NO 2 measured NO 2 absorption section 18 You may adjust the supply amount of the absorption liquid supplied to. The second measurement unit 24 measures the concentration of NO 2 contained in the exhaust gas using a measurement sensor (not shown) provided in the flow path in the chimney 17 through which the exhaust gas discharged from the NO 2 absorption unit 18 flows. It is a measuring instrument.

エリミネータ19は、NOを吸着・除去するための金属フィルタであり、NO吸収部18を通過後、排ガスに残存するNOを除去する。エリミネータ19でNOが除去された排ガスは、煙突17の排気口から大気中に排出される。 Eliminator 19 is a metal filter for adsorbing and removing NO 2, after passing through the NO 2 absorption unit 18, the NO 2 remaining in the exhaust gas is removed. The exhaust gas from which NO 2 has been removed by the eliminator 19 is discharged into the atmosphere from the exhaust port of the chimney 17.

以上のように、本実施形態では、酸化触媒を有するNO酸化装置15において排ガス中のNOをNOに酸化して、排ガス中のNOを吸収液に吸収させて除去する。これにより、還元剤としてアンモニアを用いること無く、湿式で排ガスを脱硝することができる。アンモニアを使用しないため、従来の選択触媒還元反応を用いた脱硝方法において課題であった、アンモニアリークによる規制及び煙道、配管内部の硫酸アンモニウム付着に伴う圧力損失などの影響を受けることは無い。 As described above, in the present embodiment, by oxidizing NO in the exhaust gas in the NO oxidation unit 15 having an oxidation catalyst to NO 2, is removed by absorbing the NO 2 in the exhaust gas in the absorption liquid. Thereby, it is possible to denitrate exhaust gas in a wet manner without using ammonia as a reducing agent. Since ammonia is not used, it is not affected by regulation due to ammonia leak, flue, and pressure loss due to ammonium sulfate adhesion inside the pipe, which were problems in the conventional denitration method using selective catalytic reduction.

また、火力発電所では、再生可能エネルギーによる電力を利用することによって生じる需給変動に応じて運転出力の調整を実施する場合、ガスタービン11から排出される排ガス中のNOx濃度は20〜200ppm、NO/NOx比率は0〜1の範囲で変化する。本実施形態では、NO酸化装置15において排ガス中のNOをNOに酸化して、吸収液によりNOを除去するため、NOx濃度に影響されることなく排ガスを脱硝することができる。さらに、排熱を利用するコンバインドサイクル発電方式において、排熱回収ボイラ13内に脱硝システムを設ける必要がないため、排熱回収ボイラ13の排熱回収を効率的に行うことができる。 Further, in the thermal power plant, when adjusting the operation output according to the supply and demand fluctuation caused by using the electric power from the renewable energy, the NOx concentration in the exhaust gas discharged from the gas turbine 11 is 20 to 200 ppm, NO The 2 / NOx ratio varies in the range of 0-1. In the present embodiment, NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by the NO oxidation device 15 and NO 2 is removed by the absorbing solution, so that the exhaust gas can be denitrated without being affected by the NOx concentration. Furthermore, in the combined cycle power generation system that uses exhaust heat, it is not necessary to provide a denitration system in the exhaust heat recovery boiler 13, so that the exhaust heat recovery of the exhaust heat recovery boiler 13 can be performed efficiently.

図5は、本実施形態に係る脱硝システム10の変形例が適用された火力発電所の構成を示す構成図である。なお、図5において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。   FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a thermal power plant to which a modified example of the denitration system 10 according to the present embodiment is applied. 5 that have the same configuration or function as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本変形例では、NO吸収部18には保持槽内に吸収液が保持されており、NO酸化装置15から排出された排ガスを煙突17に案内する第3煙道52の開口端が吸収液の内部に開放される。このため、NO酸化装置15から排出された排ガスは吸収液中に直接送り込まれる。これにより、吸収液へのNOの吸収効率を向上させることができる。 In the present modification, the NO 2 absorber 18 holds the absorbing liquid in the holding tank, and the open end of the third flue 52 that guides the exhaust gas discharged from the NO oxidizer 15 to the chimney 17 is the absorbing liquid. Opened inside. For this reason, the exhaust gas discharged | emitted from the NO oxidation apparatus 15 is sent directly in absorption liquid. Thus, it is possible to improve the absorption efficiency of NO 2 to the absorbing solution.

図6は、本実施形態に係る脱硝方法の一例を示すフロー図である(適宜、図1参照)。   FIG. 6 is a flowchart showing an example of the denitration method according to the present embodiment (see FIG. 1 as appropriate).

ガスタービン11から出力された排ガスは、排熱回収ボイラ13に流入する(S10)。排熱回収ボイラ13では、流入した高温の排ガスと水管14内を流動する循環水との熱交換が起こり、水蒸気が発生する(S11)。排熱回収ボイラ13から排出された排ガスは、NO酸化装置15に送られる。   The exhaust gas output from the gas turbine 11 flows into the exhaust heat recovery boiler 13 (S10). In the exhaust heat recovery boiler 13, heat exchange occurs between the high-temperature exhaust gas that has flowed in and the circulating water flowing in the water pipe 14, and steam is generated (S11). The exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 13 is sent to the NO oxidation device 15.

NO酸化装置15では、排ガスに含まれるNOが酸化触媒を有する触媒カートリッジ16によりNOに酸化される(S12)。NOに酸化された排ガスは、煙突17に送られる。 In the NO oxidation device 15, NO contained in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by the catalyst cartridge 16 having an oxidation catalyst (S12). The exhaust gas oxidized to NO 2 is sent to the chimney 17.

煙突17のNO吸収部18は、排ガスに含まれるNOを吸収液に吸収させる(S13)。そして、NOが除去された排ガスは、煙突17の排気口から排出される(S14)。 The NO 2 absorbing portion 18 of the chimney 17 causes the absorbing liquid to absorb NO 2 contained in the exhaust gas (S13). Then, the exhaust gas from which NO 2 has been removed is discharged from the exhaust port of the chimney 17 (S14).

以上述べた実施形態の脱硝システムによれば、酸化触媒を有するNO酸化装置において排ガス中のNOをNOに酸化して、排ガス中のNOを吸収液に吸収させて除去する。これにより、還元剤としてアンモニアを用いること無く排ガスを脱硝することができる。 According to the denitration system in the embodiment described above, the NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 in the NO oxidation unit having an oxidation catalyst is removed by absorbing the NO 2 in the exhaust gas in the absorption liquid. Thereby, exhaust gas can be denitrated without using ammonia as a reducing agent.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、実施形態の説明において、脱硝対象の気体はガスタービン11から出力された排ガスとしたが、脱硝対象の気体はこれに限られない。一酸化窒素を含有する気体であれば脱硝対象となり得る。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
For example, in the description of the embodiment, the denitration target gas is the exhaust gas output from the gas turbine 11, but the denitration target gas is not limited thereto. Any gas containing nitric oxide can be a target for denitration.

10…脱硝システム、11…ガスタービン、12…発電機、13…排熱回収ボイラ、14…水管、15…NO酸化装置、16…触媒カートリッジ、17…煙突、18…NO吸収部、19…エリミネータ、20…吸収液保持槽、21…供給ポンプ、22…第1計測部、23…触媒量調整部、24…第2計測部、25…吸収液調整部、50…第1煙道、51…第2煙道、52…第3煙道、54…ガス流動空間、55…収納部、56…収納空間。 10 ... denitration system, 11 ... gas turbine, 12 ... generator, 13 ... exhaust heat recovery boiler, 14 ... water pipe, 15 ... NO oxidizer, 16 ... catalyst cartridge, 17 ... chimney, 18 ... NO 2 absorption part, 19 ... Eliminator, 20 ... Absorbing liquid holding tank, 21 ... Supply pump, 22 ... First measuring section, 23 ... Catalyst amount adjusting section, 24 ... Second measuring section, 25 ... Absorbing liquid adjusting section, 50 ... First flue, 51 2nd flue, 52 ... 3rd flue, 54 ... Gas flow space, 55 ... Storage part, 56 ... Storage space.

Claims (9)

一酸化窒素を含有する気体が流れる流路に設けられ、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化反応を促進させる触媒カートリッジを内部に備えるNO酸化装置と、
前記流路において前記NO酸化装置よりも下流に設けられ、二酸化窒素を吸収する吸収液を保持するNO吸収部と、を備える脱硝システム。
A NO oxidizer provided in a flow path through which a gas containing nitrogen monoxide flows and having a catalyst cartridge inside for promoting an oxidation reaction for oxidizing nitric oxide to nitrogen dioxide;
A denitration system comprising: a NO 2 absorption unit that is provided downstream of the NO oxidation device in the flow path and holds an absorption liquid that absorbs nitrogen dioxide.
前記触媒カートリッジは、アルミニウム酸化物の担体に対して、銀及びルテニウムを含む金属、または、金属酸化物を含有成分とした触媒を含有する請求項1に記載の脱硝システム。   2. The denitration system according to claim 1, wherein the catalyst cartridge contains a metal containing silver and ruthenium or a catalyst containing a metal oxide as a component with respect to an aluminum oxide support. 前記触媒カートリッジと接する前記気体の温度が250℃以上である請求項1または請求項2に記載の脱硝システム。   The denitration system according to claim 1 or 2, wherein a temperature of the gas in contact with the catalyst cartridge is 250 ° C or higher. 前記NO酸化装置は複数の前記触媒カートリッジを備え、
複数の前記触媒カートリッジは、前記気体が複数の前記触媒カートリッジを順次通過するように前記気体の流動方向に沿って配設されて、
前記触媒カートリッジのそれぞれは、前記NO酸化装置内で前記気体が流動するガス流動空間に出し入れ可能に設けられる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の脱硝システム。
The NO oxidation apparatus includes a plurality of the catalyst cartridges,
The plurality of catalyst cartridges are disposed along the flow direction of the gas so that the gas sequentially passes through the plurality of catalyst cartridges,
4. The denitration system according to claim 1, wherein each of the catalyst cartridges is provided so as to be able to be put in and out of a gas flow space in which the gas flows in the NO oxidation apparatus.
前記気体に含まれる一酸化窒素の濃度を計測する第1計測部と、
計測された一酸化窒素の濃度に応じて前記ガス流動空間に配置される前記触媒カートリッジの量を調整する触媒量調整部と、を備える請求項4に記載の脱硝システム。
A first measuring unit for measuring the concentration of nitric oxide contained in the gas;
The denitration system according to claim 4, further comprising: a catalyst amount adjusting unit that adjusts the amount of the catalyst cartridge disposed in the gas flow space according to the measured concentration of nitric oxide.
前記気体は火力発電所のガスタービンから排出された排ガスであり、
前記ガスタービンから排出された前記排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じて前記NO吸収部に供給する前記吸収液の供給量を調整する吸収液調整部を備える請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の脱硝システム。
The gas is exhaust gas discharged from a gas turbine of a thermal power plant,
Claims 1 to 5 comprising an absorbing liquid adjustment unit that adjusts a supply amount of the absorption liquid supplied to the NO 2 absorbent portion according to the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the gas turbine The denitration system according to any one of the above.
前記NO吸収部を通過した前記気体に含まれる二酸化窒素の濃度を計測する第2計測部と、
計測された二酸化窒素の濃度に応じて前記NO吸収部に供給する前記吸収液の供給量を調整する吸収液調整部を備える請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の脱硝システム。
A second measurement unit that measures the concentration of nitrogen dioxide contained in the gas that has passed through the NO 2 absorption unit;
The denitration system according to any one of claims 1 to 6, further comprising an absorption liquid adjustment unit that adjusts a supply amount of the absorption liquid supplied to the NO 2 absorption unit according to the measured concentration of nitrogen dioxide. .
前記気体は火力発電所のガスタービンから排出された排ガスであり、
前記排ガスの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備えて、
前記NO酸化装置は、前記排熱回収ボイラの内部で排熱を回収する水管の直後に設けられる請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の脱硝システム。
The gas is exhaust gas discharged from a gas turbine of a thermal power plant,
An exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust heat of the exhaust gas and generates steam,
The denitration system according to any one of claims 1 to 7, wherein the NO oxidation device is provided immediately after a water pipe that collects exhaust heat inside the exhaust heat recovery boiler.
一酸化窒素の酸化を促進する酸化触媒を有する触媒カートリッジを備えたNO酸化装置に気体を通過させるステップと、
二酸化窒素を吸収する吸収液に前記NO酸化装置を通過した後の前記気体を通過させるステップと、を備える脱硝方法。
Passing the gas through a NO oxidizer comprising a catalyst cartridge having an oxidation catalyst that promotes oxidation of nitric oxide;
Passing the gas after passing through the NO oxidizer through an absorption liquid that absorbs nitrogen dioxide, and a denitration method.
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